Araua eta argia

Zuhaitz bat baso bakarti batean erortzen da, izakirik inguruan ez delarik. Zaratarik egiten al du zuhaitzak erortzean? Bi erantzun posible: bai ala ez. Galdera hori jaso zuen lehenengo testuak ezezko erantzuna eman zuen^[1]. Soinua gure belarriek hautematen duten sentsazioa dela azaltzen zen bertan, eta, beraz, izaki belarridunen faltan, zaratarik ez dela gertatzen arrazoitzen zen. Bestalde, kuadrillakoei egin nien galdera, gutako baten ezkontzan geundela, eta lagun batek baiezko erantzuna defendatu zuen irmo. Soinua airean hedatzen den uhina dela eta, izaki belarridunik ez egon arren, zarata badagoela azaldu zidan. Nork ote arrazoia? Bada, biek eta inork ez.

Erantzun kontraesankor hauek errealitatearen izaera ulertzeko aurrez aurreko bi marko filosofikoren erakusgarri dira. Zer esan nahi du existitzeak, azken finean? Ezezko erantzunak ikuspegi subjektibo idealista du, soinuaren izatea izakion pertzepziora baldintzatzen du eta. Aldiz, baiezko erantzunak, soinua izakiekiko independenteki existitzen dela aitortzean, ikuspuntu errealista hartzen du.

Errenazimentutik XX. mendera arte garatutako fisika, gaur fisika klasikoa deritzoguna, naturaren ulermen errealistan oinarritzen zen. Pertzepzioarekiko independentea den errealitate objektibo bat existitzen da, eta zientziaren xedea errealitate hori azaltzea da. Horretarako, magnitude fisikoak erabiltzen ditugu: posizioa, denbora, energia, etab., horiexek adierazten baitute, azken finean, munduaren errealitatea. Gainera, propietate horien eboluzioa determinista eta itzulgarria da. Hau da, magnitude baten hasierako balioa eta haren eboluzioaren baldintzak ezagututa, hurrengo balio guztiak aurresan ditzakegu. Baita kontrakoa ere: eboluzioaren baldintzak eta haren emaitza jakinda, aurreko balio guztiak ondoriozta ditzakegu. Horrela ulertzen zen mundua XX. mendearen bueltan.

1900. urtean artikulu honi hasiera eman dion galdera egin izan bagenio zientzialari mendebaldar bati, nire lagunak emandako erantzun bera emango zuen, ezbairik gabe. Zuhaitza, haren garaiera, pisua… errealak dira, existitzen dira, baita erortzean egiten duen hotsa ere, nahiz eta inork ez entzun. Halere, 1950. urtean, Princetongo Institute for Advanced Study etxearen inguruneetan paseatzen zuten bitartean, izen handiko bi fisikarik elkarrizketa hau izan zuten^[2]:

—Benetan uste al duzu ilargia guk ikusten dugun bitartean bakarrik existitzen dela?

—XX. mendeko fisikariok, jakina, ezin diogu galdera horri behin betiko erantzunik eman.

Paradigma-aldaketa sakona adierazten du bigarren fisikariaren erantzunak. Zerk eraginda? Bada, XX. mendearen hasieran mekanika kuantikoa garatu zen, eta, horrekin batera, arraildurak agertu ziren zientziaren oinarri izandako errealismoan. Eta galderak. Galdera ugari.

Mekanika kuantikoa, utz dezagun argi, gizakiok garatu dugun predikzio-tresnarik zehatzena da. Teoriaren sorreratik hona egindako esperimentu guztietan, imajina daitezkeen muturreneko baldintzetan ere, lortutako emaitzak eta mekanika kuantikoak aurresandakoak bat datoz. Beti. Teoriaren formalismo matematikoa sendoa da, ez dago zalantzarik bertan. Formalismo horrek munduari eta errealitatearen izaerari buruz esaten digunaren inguruan, aldiz, mende bateko eztabaida daramagu. Zergatik?

Mekanika kuantikoa interpretatzeko erronkaren oinarrian, funtsezko tarte bat dago^[3], teoriaren formalismo matematikoa eta gizakion eguneroko errealitatea banatzen dituena. Argitu dezagun hau. Har ditzagun bi sistema, klasikoa bata, baloi bat esaterako, eta kuantikoa bestea, atomo bat adibidez, eta azter dezagun sistema horien magnitude fisikoren bat; kasurako, posizioa. Baloiari dagokionez, erreferentzia-sistema batean oinarritutako koordenatuak emanda zehaztuko dugu haren posizioa. Kasu honetan, gauza bakar batek, koordenatu-multzoak alegia, aldi berean adierazten ditu sistemaren egoera (posizioa deskribatzeko erabiltzen dugun objektu matematikoa) eta sistemaren propietate fisikoa (posizioa neurtzean lortuko dugun emaitza).

Ziur asko, egoera eta magnitude fisikoa bereiztea nahasi samarra irudituko zaie gehienei, hain gaude ohituta gauza bera direla pentsatzera. Azken batean, hala gertatzen da gure egunerokotasuna arautzen duen fisika klasikoan. Fisika kuantikoan, aldiz, sistema baten egoera adierazteko erabiltzen dugun objektua (formalismo matematikoa) eta sistemaren propietate fisiko bat neurtzean lortuko dugun emaitza (errealitatea) ez datoz bat. Hona hemen funtsezko tartea! Atomoaren egoera adierazteko, objektu matematiko abstraktu bat erabiltzen da: uhin funtzioa. Horrek ez du zuzenean atomoaren posizioa zehazten. Ostera, atomoa posizio batean edo bestean topatzeko probabilitatea ematen du. Askotan errepika dezakegu neurketa berdina, eta probabilitateak betetzen direla ikusiko dugu, baina, banakako saiakera bati erreparatuta, ezin dugu emaitza aurreikusi.

Eguneroko intuizioaren defentsan —posizioak balio zehatza duela esaten digu—, probabilitate horiek gure ezjakintasunaren isla direla pentsa dezakegu. Sistemaren dinamika konplexuegia da, besterik ez, eta uhin-funtzioa ez da prozesua osorik deskribatzeko gai. Atzean ezkutuko aldagaiak daude, eta, haien balioa eta dinamika ezagutuz gero, atomoaren posizioa zehazki aurresan genezake. Ideia horrek sosegu intelektuala sortzen badu norbaitengan, berri txarrak dakartzat.

Antza denez, 2022 Fisikako Nobel saria balio izan zuten esperimentuek iradokitzen dutenez^[4], ez da halako ezkutuko aldagairik. Izaera probabilistikoa naturaren berezko ezaugarria da. Ez da, beraz, propietate bat neurtzean ezin dugula lortuko dugun emaitza aurresan; ez, propietatea bera ez dago zehaztuta neurketa egin baino lehen. Zer esan nahi du horrek? Neurtu baino lehen gauzak ez direla existitzen? Orduan, erortzear den zuhaitzaren abiadura, existitzen al da norbaitek neurtu ezean? Eta erortzerakoan airean sortutako presio-uhina, existitzen al da inork ez badu hautematen? Noski, zuhaitzak, katuak bezala, ez dira sistema kuantikoak, hortaz ez du zentzurik ezaugarri kuantikoak egozteak, baina ulertzen dira mekanika kuantikoak pentsamolde errealistan eragindako arraildurak, ezta?

Mekanika kuantikoaren oinarrian dagoen funtsezko tarteak, propietate fisikoen neurketen emaitzei ez ezik, sistemen eboluzioari ere erasaten dio. Aipatu dugunez, sistema kuantiko baten egoera uhin-­funtzioaren bitartez adierazten da, eta mekanika kuantikoak uhin-funtzioaren eboluzioa deskribatzen du. Eboluzio hori determinista eta itzulgarria da. Fisika klasikoaren parekoa; ezer berezirik ez honaino. Neurtzean sorten da arazoa. Teoriaren arabera, sistemaren propietate bat neurtzerakoan, uhin-funtzioa bat-batean aldatzen da, neurketaren emaitzarekin lotutako egoera batera, probabilitateak gidatutako egoera batera. Honi uhin-­funtzioaren kolapsoa deritzogu, eta zientziaren euskarri diren determinismoa eta itzulgarritasuna eragozten ditu. Gogoratu, fisika klasikoan, sistema baten egoera eta haren eboluzioaren baldintzak jakinda, aurreko eta ondorengo egoera guztiak ezagutu ditzakegula. Mekanika kuantikoak araututako mundu batean, ordea, nola ondorioztatu aurreko egoerak, sistemak probabilitateak gidatutako dinamika bati jarraitu badio? Edo nola aurresan sistema baten eboluzioa, uneko egoera eta eboluzioaren baldintza guztiak ezagututa ere, eboluzio hori probabilitate-legeek arautzen badute? Testuinguru honetan, nondik gatozen edo nora goazen galdetzeak ba al du inolako zentzu zientifikorik?

Aipatu ditugun bi gaiek —sistema kuantikoen propietateen berezko indeterminazioa eta uhin-­funtzioaren kolapsoa— beste interpretazio-­erronka askoren ateak irekitzen dizkigute. Esaterako, sistema kuantikoen propietateak neurtzeaz aritu gara, baina zer da neurketa bat? Izaki bizidun batek neurketaren emaitza behatzea beharrezkoa al da? Non dago fisika klasikoa eta fisika kuantikoa bereizten dituen muga? Benetan al da bat-batekoa kolapsoa, edo ezagutzen ez ditugun arau batzuei jarraitzen dien eraldaketa da? Uhin-funtzioa objektu fisiko erreala da? Edo erreminta matematikoa besterik ez? Esan bezala, galdera ugari.

Baita erantzun ugari ere. Artikulu hau mekanika kuantikoaren interpretazio estandarrean oinarritu da, Kopenhagekoa deritzogunean. Hala ere, mahaigaineratu ditugun galderei erantzuteko hamaika ordezko interpretazio sortu dira^[5]. Oraingoz, proposamen guztiek iragarpen berdinak egiten dituzte; beraz, ez dago bata edo bestea hobesteko forma enpirikorik. Kuantikaren interpretazioaren eztabaida metafisikoa da egun. Fisikaren esparrua bestelakoa da, iragarpenak egitea ahalbidetzen duten eredu matematikoak garatzea alegia. Eta hori, probabilistikoki bada ere, mekanika kuantikoak ezin hobeto egiten du. Zergatik, orduan, tematu interpretazio bat bilatzen?

Alde batetik, mekanika kuantikoak pairatzen duen bidegabeko jabetzea aipa genezake^[6]. Bai, teoriak mendeetan zehar gure garunetan zizelkatutako intuizioaren kontra jotzen duten ezaugarriak ditu, eta horrek halako aura misteriotsu bat egotzi dio. Eta bai, puntako teknologia askoren oinarri izanda, irudi prestigiotsua ere badu teoriak jendartean. Hala ere, mekanika kuantikoaren ospea baliatzea teoriarekin zerikusirik ez duten salmenta-­produktuen irudia hobetzeko ez da bidezkoa. Are larriago dena, jardute pseudozientifikoen eta sasiterapien zilegitasunaren bila ere erabili izan da kuantikaren izena. Egoera honen aurrean, komunitate zientifikoak lortu behar du mekanika kuantikoa zer den eta zer ez den azaltzen duen narrazio eskuragarri eta zehatz bat artikulatzea, eta, horretarako, onuragarria litzateke teoriaren interpretazioaren inguruko adostasuna lortzea.

Hala eta guztiz ere, mekanika kuantikoak naturaren eta errealitatearen izaerari buruz esaten duenaren inguruan azalpen bat bilatzeko arrazoi nagusia, sakonena, berez jardute honi zentzua ematen diona, zientziaren hauspoa den jakin-min hutsa asetzeko nahia da. Besterik ez. Xabier Leteren hitz ederretan, gizakion lana jakintza dugu, ezagutuz aldatzea… Ekin eta ekin bilatzen ditugu, saiatze hortan ezin gelditu, araua eta argia. Araua badugu. Argia aurkitzea falta zaigu.

Bibliografia

[1] The Chautauquan: Organ of the Chautauqua Literary and Scientific Circle. M. Bailey. 1884.

[2] A. Pais, Subtle is the Lord: The science and the life of Albert Einstein. Oxford University Press, 2005.

[3] N. D. Mermin; Commentary: Quantum mechanics: Fixing the shifty split. Physics Today 1 July 2012; 65 (7): 8–10. https://doi.org/10.1063/PT.3.1618

[4] The Nobel Prize in Physics 2022. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/summary/

[5] A. Cabello, Interpretations of Quantum Theory: A Map. What is quantum information?, (2017) 138.

[6] Sabín, C. (2020) Verdades y mentiras de la física cuántica, ed. CSIC.